RESUMO Os efeitos antrópicos sobre o ambiente natural e umidade do solo no semiárido tropical ainda não foram estabelecidos. Portanto investigou-se a variabilidade temporal da umidade do solo em duas toposequências com coberturas vegetais distintas: i) Caatinga em regeneração (CReg) desde o ano 1978; ii) Caatinga raleada (CRal) em 40%. A pesquisa ocorreu em duas microbacias localizadas no nordeste brasileiro, com áreas de 2,06 e 1,15 ha para CReg e CRal, respectivamente. A umidade do solo foi determinada pelo método gravimétrico. Foram coletadas, diariamente, três amostras aleatórias de solo na parte alta, média e baixa, totalizando nove coletas diárias e 1620 amostras por microbacia durante todo o período. A CRal apresentou maiores valores e maior tempo úmidade do solo. O trecho baixo apresentou umidades do solo estatisticamente distinta (p < 0,05) dos outros trechos. O valor crescente de correlação entre a umidade e a precipitação antecedente nos últimos 7 dias indica uma baixa taxa de decaimento de umidade do solo.

ABSTRACT Anthropogenic effects on the natural environment and on soil moisture in the tropical semi-arid region have not yet been determined. As such, the temporal variability of soil moisture was investigated in two toposquences under different types of plant cover: i) Caatinga under regeneration since 1978 (CReg); ii) Caatinga thinned by 40% (CThn). The research was carried out in two catchment located in the northeast of Brazil, with an area of 2.06 and 1.15 ha for CReg and CThn respectively. Soil moisture was determined using the gravimetric method. Three random soil samples were collected daily from the upper, middle and lower section of each catchment, giving a total of nine daily collections and 1620 collection in the period. CThn displayed higher values and a longer period for soil moisture. The lower section of the catchment showed values for soil moisture that were higher and statistically different (p < 0.05) from the other sections. The increasing value for the correlation between moisture and the seven days of antecedent rainfall indicates a low rate of decrease for soil moisture.

RESUMO Erosão e os processos de transporte de sedimentos são fortemente dependentes da escala espacial e uso do solo. O objetivo deste estudo é analisar os efeitos do desmatamento, seguido de queima e cultivo de capim para pastagem, sobre o comportamento hidrológico e sedimentológicos em diferentes escalas espaciais na região semiárida do Brasil. Precipitação, escoamento superficial e perda de solo foram mensurados durante três anos (total de 116 eventos chuva-vazão) em três escalas espaciais: parcelas de erosão de 1 m2, 20 m2; e microbacia de 2,8 ha. Durante o primeiro ano de estudo (2009) foi mantida a vegetação de caatinga nativa, enquanto que nos anos seguintes (2010 e 2011) a vegetação original foi alterada usando técnicas de desmatamento, queima e cultivo de capim (Andropogon gayanus Kunt). Os coeficientes de escoamento superficial anual foram mais altos nas parcelas de 20 m2, entre as escalas investigadas. Os coeficientes de escoamento superficial apresentaram a mesma tendência em todos os anos estudados. Já a produção de sedimentos foi fortemente influenciada pela cobertura da terra. Desmatamento, queimada e o cultivo de capim para pastagem impactaram fortemente a produção de sedimentos: os dois primeiros eventos, após a mudança da cobertura do solo, produziram cerca de dez vezes mais sedimentos do que em eventos semelhantes nos anos com cobertura nativa e/ou depois do desenvolvimento do capim. As mudanças foram mais perceptíveis na escala de bacia devido à erosão e redefinição da rede de drenagem.

ABSTRACT Erosion and sediment transport processes are strongly dependent on the spatial scale and land use. The objective of this study is to analyse the effects of slash and burn of vegetation followed by grass cultivation for grazing, on the hydrological and sedimentological behaviour at different spatial scales in a semiarid region in Brazil. Rainfall, runoff and soil loss were measured during three years (total of 116 rainfall-runoff events) at three spatial scales: 1 m2 and 20 m2 plots and 2.8 ha watershed. During the first year (2009) the native dry tropical forest/Caatinga vegetation was maintained, whereas on the following years (2010 and 2011) the original vegetation was cleared using slash and burn techniques to grow pasture (Andropogon gayanus Kunt). Annual runoff coefficient is highest at the 20 m2 plot among the investigated scales. Runoff presented the same trend in all years. Sediment yield was strongly influenced by the land cover. Slash, burn and pasture cultivation strongly impacted sediment yield: the first two events after the land cover change yielded roughly ten times more sediment than similar events in the years with native cover and after grass development. The change was most noticeable at the catchment scale due to erosion along the stream, redefining the drainage network.

RESUMO O semiárido do Nordeste brasileiro é caracterizado por chuvas de alta intensidade e curta duração e os processos erosivos são agravados pelo inadequado modelo de uso do solo. Nessa região, a carência de dados medidos de escoamento e produção de sedimento aumenta a necessidade de aplicação de modelos hidrossedimentológicos para a estimativa da erosão, necessitando o conhecimento da real taxa de aporte de sedimentos para a região. Neste sentido, o objetivo deste estudo é mapear a erosão do solo com uso da Equação Universal de Perda de Solo (USLE) na Bacia Experimental de Iguatu (BEI) e calcular a razão de aporte de sedimentos (SDR- Sediment Delivery Ratio) média anual e por eventos individuais a partir de medidas hidrossedimentológicas, contribuindo para o entendimento dos processos de propagação de sedimentos no semiárido brasileiro, o que permite a identificação de áreas susceptíveis à erosão hídrica. A BEI apresenta uma área de 16,74 km2 e foi equipada com sensores para mensurações contínuas de precipitação, vazão e produção de sedimentos. O SDR médio anual para a BEI foi de 0,37%. Os SDR para eventos pluviométricos individuais variaram de 0,08 a 1,67%, com média de 0,68%. Entre as principais variáveis que influenciaram o SDR para eventos individuais está a magnitude da altura pluviométrica e a umidade antecedente do solo, que pode ser melhor representada pela precipitação total antecedente dos últimos 15 dias. De acordo com os mapas de perda de solo, apenas 6,27% da bacia apresentou perdas muito além dos limites toleráveis.

ABSTRACT The semi-arid region in the northeast of Brazil is characterised by rains of high intensity and short duration, with the processes of erosion being aggravated by an inappropriate land-use model. In this region, the lack of measured data for runoff and sediment yield increases the need to apply hydro-sedimentological models in estimating erosion, requiring knowledge of the actual sediment delivery ratio for the region. The aim of this study therefore, was to map soil erosion, making use of the Universal Soil Loss Equation (USLE), in the Iguatu Experimental Watershed (IEW). The mean annual sediment delivery ratio (SDR), and the SDR for individual events, was calculated from hydro-sedimentological measurements, contributing to an understanding of the processes of sediment propagation in the Brazilian semi-arid region, allowing identification of areas susceptible to water erosion. The IEW has an area of 16.74 km2 and is equipped with sensors for the continuous measurement of rainfall, flow and sediment yield. The mean annual SDR for the IEW was 0.37%. The SDR for individual rainfall events ranged from 0.08 to 1.67%, with an average of 0.68%. Among the main variables that influence the SDR for individual events is the magnitude of rainfall depth and antecedent soil moisture that can be better represented by the total antecedent precipitation of the previous 15 days. According to maps of soil loss, only 6.27% of the watershed presented losses beyond tolerable limits.